KR100243015B1 - 반도체소자의 제조방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 반도체소자의 제조방법에 관한 것으로, 종래에는 게이트의 양측면에 형성되는 질화막측벽의 상부에 티타늄막이 완전히 식각되지 않고 티타늄실리사이드의 형태로 잔존함에 따라 게이트와 소스/드레인 사이가 단락되는 문제점이 있었다. 이와같은 문제점을 감안한 본 발명은 기판의 상부양측면에 필드산화막을 형성하는 단계와; 그 기판의 상부에 게이트를 형성하는 단계와; 기판에 저농도의 소스/드레인을 형성하는 단계와; 기판의 상부전면에 질화막을 증착한 후, 선택적으로 식각하여 게이트의 양측면에 측벽을 형성하는 단계와; 소스/드레인에 고농도의 불순물이온을 주입하고, 기판의 상부전면에 티타늄막을 증착한 후, 어닐링하여 확산시키는 단계와; 티타늄막을 선택적으로 식각한 후, 어닐링하여 티타늄실리사이드를 형성하는 단계로 이루어지는 반도체소자의 제조방법에 있어서, 상기 질화막을 증착한 후, 그 질화막에 As+를 주입하는 단계를 더 포함하여 반도체소자를 제조함으로써, 이트와 소스/드레인의 사이를 절연할 수 있는 효과와; 이후에 게이트 및 측벽을 자기정렬시켜 금속콘택을 형성할 수 있어 공정의 단순화를 기할 수 있는 효과가 있다.

Description

반도체소자의 제조방법
본 발명은 반도체소자의 제조방법에 관한 것으로, 특히 게이트와 소스 및 드레인 사이가 단락되는 것을 방지할 수 있는 엘디디구조의 측벽을 형성하기에 적당하도록 한 반도체소자의 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로, 모스트랜지스터는 게이트와 소스/드레인의 경계면에서 발생하는 열전자의 영향으로 신뢰성이 저하되는 것을 방지하기 위하여 엘디디구조를 사용한다. 이 엘디디구조는 소스/드레인에 저농도의 불순물이온을 주입한 후, 게이트의 양측면에 측벽을 형성하고, 그 게이트 및 측벽을 자기정렬(Self-Aligne)시켜 소스/드레인에 고농도의 불순물이온을 주입함으로써 형성된다. 이때, 게이트의 양측면에 형성되는 측벽은 고온저압(HLD : High temperature Low pressure Dielectric)산화막을 사용하였으나, 최근에는 공정을 단순화할 수 있고, 열전자효과를 줄일 수 있는 질화막(Nitride)을 사용하고 있다. 이와같은 종래 반도체소자의 제조방법을 첨부한 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.
도1a 내지 도1e는 종래 반도체소자 제조방법의 수순단면도로서, 이에 도시한 바와같이 기판(10)의 상부양측면에 필드산화막(20)을 형성하고, 그 기판(10) 및 필드산화막(20)의 상부전면에 게이트산화막(31)과 폴리실리콘(32)을 순차적으로 증착하는 단계(도1a)와; 그 폴리실리콘(32) 및 게이트산화막(31)을 선택적으로 식각하여 폴리실리콘(32)과 게이트산화막(31)으로 이루어진 게이트(30)를 형성하는 단계(도1b)와; 이와같이 형성된 기판(10)에 저농도의 불순물이온을 주입하여 저농도의 소스/드레인(40)을 형성한 후, 게이트(30)의 양측면에 측벽(50)을 형성하는 단계(도1c)와; 소스/드레인(40)에 고농도의 불순물이온을 주입하고, 기판(10)의 상부전면에 티타늄막(60)을 증착하여 확산시키는 단계(도1d)와; 티타늄막(60)을 선택적으로 식각한 후, 어닐링(Annealing)하여 티타늄실리사이드(70)를 형성하는 단계(도1d)로 이루어진다. 이하, 이와같은 종래 반도체소자의 제조방법을 좀더 상세히 설명한다.
먼저, 도1a에 도시한 바와같이 기판(10)의 상부 양측면에 필드산화막(20)을 형성하고, 그 기판(10) 및 필드산화막(20)의 상부전면에 게이트산화막(31)과 폴리실리콘(32)을 순차적으로 증착한다. 이때, 필드산화막(20)은 분리영역에 형성되어 기판(10)에 제조되는 각 소자간의 전기적 절연을 하게된다.
그 다음, 도1b에 도시한 바와같이 폴리실리콘(32) 및 게이트산화막(31)을 선택적으로 식각하여 폴리실리콘(32)과 게이트산화막(31)으로 이루어진 게이트(30)를 형성한다. 이때, 게이트(30)는 상기 필드산화막(20)과 소정거리가 이격되고, 각 게이트(30)도 소정거리가 이격되도록 포토레지스트(도면미도시)를 도포하여 선택적으로 식각함으로써 형성된다.
그 다음, 도1c에 도시한 바와같이 기판(10)에 저농도의 불순물이온을 주입하여 저농도의 소스/드레인(40)을 형성한 후, 게이트(30)의 양측면에 측벽(50)을 형성한다. 이때, 소스/드레인(40)은 상기 필드산화막(20)과 게이트(30)의 사이, 그리고 각 게이트(30)의 사이에 형성되며, 게이트(30) 양측면의 측벽(50)은 기판(10)의 상부전면에 질화막(도면미도시)을 증착한 후, 그 질화막을 선택적으로 식각함으로써 형성된다.
그 다음, 도1d에 도시한 바와같이 소스/드레인(40)에 고농도의 불순물이온을 주입하고, 기판(10)의 상부전면에 티타늄막(60)을 증착하여 확산시킨다. 이때, 소스/드레인(40)은 게이트(30) 및 측벽(50)을 자기정렬시켜 고농도의 불순물이온을 주입하고, 티타늄막(60)은 어닐링하여 확산시킨다.
그 다음, 도1e에 도시한 바와같이 티타늄막(60)을 선택적으로 식각한 후, 어닐링하여 티타늄실리사이드(70)를 형성한다. 이때, 티타늄막(60)은 습식식각을 통해 필드산화막(20)과 측벽(50)의 상부에 증착된 티타늄막(60)을 식각한다.
그러나, 상기한 바와같은 종래 반도체소자의 제조방법은 게이트의 양측면에 형성되는 질화막측벽의 상부에 티타늄막이 완전히 식각되지 않고 티타늄실리사이드의 형태로 잔존함에 따라 게이트와 소스/드레인 사이가 단락되는 문제점이 있었다.
본 발명은 상기한 바와같은 문제점을 해결하기 위하여 창안한 것으로, 본 발명의 목적은 게이트와 소스/드레인을 절연시키는 측벽을 제조함으로써, 소자의 신뢰성을 향상시킬 수 있는 반도체소자의 제조방법을 제공함에 있다.
도1은 종래 반도체소자 제조방법의 수순단면도.
도2는 본 발명에 의한 반도체소자 제조방법의 수순단면도.
***도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명***
10:기판20:필드산화막
30:게이트31:게이트산화막
32:폴리실리콘40:소스/드레인
51:측벽60:티타늄막
70:티타늄실리사이드100:질화막
상기한 바와같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 반도체소자의 제조방법은 기판의 상부양측면에 필드산화막을 형성하는 단계와; 그 기판의 상부에 게이트를 형성하는 단계와; 기판에 저농도의 소스/드레인을 형성하는 단계와; 기판의 상부전면에 질화막을 증착한 후, 선택적으로 식각하여 게이트의 양측면에 측벽을 형성하는 단계와; 소스/드레인에 고농도의 불순물이온을 주입하고, 기판의 상부전면에 티타늄막을 증착한 후, 어닐링하여 확산시키는 단계와; 티타늄막을 선택적으로 식각한 후, 어닐링하여 티타늄실리사이드를 형성하는 단계로 이루어지는 반도체소자의 제조방법에 있어서, 상기 질화막을 증착한 후, As+를 주입하는 단계를 더 포함하여 이루어짐을 특징으로 한다. 이와같은 본 발명에 의한 반도체소자의 제조방법을 첨부한 도면을 참조하여 설명한다.
도2a 내지 도2g는 본 발명에 의한 반도체소자 제조방법의 수순단면도로서, 이에 도시한 바와같이 기판(10)의 상부양측면에 필드산화막(20)을 형성하고, 그 기판(10) 및 필드산화막(20)의 상부전면에 게이트산화막(31)과 폴리실리콘(32)을 순차적으로 증착하는 단계(도2a)와; 그 폴리실리콘(32) 및 게이트산화막(31)을 선택적으로 식각하여 폴리실리콘(32)과 게이트산화막(31)으로 이루어진 게이트(30)를 형성하는 단계(도2b)와; 이와같이 형성된 기판(10)에 저농도의 불순물이온을 주입하여 저농도의 소스/드레인(40)을 형성하는 단계(도2c)와; 소스/드레인(40)이 형성된 기판(10)의 상부전면에 질화막(100)을 증착한 후, 그 질화막(100)의 일부분에 As+를 주입하는 단계(도2d)와; As+가 주입된 질화막(100)을 선택적으로 식각하여 게이트(30)의 양측면에 측벽(51)을 형성하는 단계(도2e)와; 소스/드레인(40)에 고농도의 불순물이온을 주입하고, 기판(10)의 상부전면에 티타늄막(60)을 증착하여 확산시키는 단계(도2f)와; 티타늄막(60)을 선택적으로 식각한 후, 어닐링하여 티타늄실리사이드(70)를 형성하는 단계(도2g)로 이루어진다. 이하, 이와같은 본 발명에 의한 반도체소자의 제조방법을 좀더 상세히 설명한다.
먼저, 도2a에 도시한 바와같이 기판(10)의 상부 양측면에 필드산화막(20)을 형성하고, 그 기판(10) 및 필드산화막(20)의 상부전면에 게이트산화막(31)과 폴리실리콘(32)을 순차적으로 증착한다. 이때, 필드산화막(20)은 분리영역에 형성되어 기판(10)에 제조되는 각 소자간의 전기적 절연을 하게된다.
그 다음, 도2b에 도시한 바와같이 폴리실리콘(32) 및 게이트산화막(31)을 선택적으로 식각하여 폴리실리콘(32)과 게이트산화막(31)으로 이루어진 게이트(30)를 형성한다. 이때, 게이트(30)는 상기 필드산화막(20)과 소정거리가 이격되고, 각 게이트(30)도 소정거리가 이격되도록 포토레지스트(도면미도시)를 도포하여 선택적으로 식각함으로써 형성된다.
그 다음, 도2c에 도시한 바와같이 기판(10)에 저농도의 불순물이온을 주입하여 저농도의 소스/드레인(40)을 형성한다. 이때, 저농도의 소스/드레인(40)은 필드산화막(20)과 게이트(30)의 사이, 그리고 각 게이트(30)의 사이에 형성되며, 엘디디구조를 형성하기 위한 것으로, 열전자의 발생을 억제한다.
그 다음, 도2d에 도시한 바와같이 소스/드레인(40)이 형성된 기판(10)의 상부전면에 질화막(100)을 증착한 후, 그 질화막(100)의 일부분에 As+를 주입한다. 이때, 질화막(100)은 800℃ 이하의 온도에서 2000Å 이하의 두께로 증착하고, As+는
Figure kpo00001
개/㎠ 의 농도, 100keV 이하의 에너지로 주입하며, As+가 주입된 질화막(100)은 이온확산층으로 작용하게 되어 게이트와 소스/드레인의 사이가 단락되는 것을 방지하게 된다.
그 다음, 도2e에 도시한 바와같이 As+가 주입된 질화막(100)을 선택적으로 식각하여 게이트(30)의 양측면에 측벽(51)을 형성한다. 이때, 질화막(100)은 비등방성 식각한다.
그 다음, 도2f에 도시한 바와같이 소스/드레인(40)에 고농도의 불순물이온을 주입하고, 기판(10)의 상부전면에 티타늄막(60)을 증착하여 확산시킨다. 이때, 소스/드레인(40)은 게이트(30) 및 측벽(51)을 자기정렬시켜 고농도의 불순물이온을 주입하고, 티타늄막(60)은 어닐링하여 확산시킨다.
그 다음, 도2g에 도시한 바와같이 티타늄막(60)을 선택적으로 식각한 후, 어닐링하여 티타늄실리사이드(70)를 형성한다. 이때, 티타늄막(60)은 습식식각을 통해 필드산화막(20)과 측벽(51)의 상부에 증착된 티타늄막(60)을 식각한다.
상기한 바와같은 본 발명에 의한 반도체소자의 제조방법은 질화막에 As+ 를 주입하여 게이트의 양측면에 측벽을 형성함으로써, 게이트와 소스/드레인의 사이를 절연할 수 있는 효과와; 이후에 게이트 및 측벽을 자기정렬시켜 금속콘택(contact)을 형성할 수 있어 공정의 단순화를 기할 수 있는 효과가 있다.

Claims (3)

  1. 기판의 상부양측면에 필드산화막을 형성하는 단계와; 그 기판의 상부에 게이트를 형성하는 단계와; 기판에 저농도의 소스/드레인을 형성하는 단계와; 기판의 상부전면에 질화막을 증착한 후, 선택적으로 식각하여 게이트의 양측면에 측벽을 형성하는 단계와; 소스/드레인에 고농도의 불순물이온을 주입하고, 기판의 상부전면에 티타늄막을 증착한 후, 어닐링하여 확산시키는 단계와; 티타늄막을 선택적으로 식각한 후, 어닐링하여 티타늄실리사이드를 형성하는 단계로 이루어지는 반도체소자의 제조방법에 있어서, 상기 질화막을 증착한 후, 그 질화막에 As+를 주입하는 단계를 더 포함하여 이루어짐을 특징으로 하는 반도체소자의 제조방법.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 질화막은 800℃ 이하의 온도에서 2000Å 이하의 두께로 증착되는 것을 특징으로 하는 반도체소자의 제조방법.
  3. 제 1항에 있어서, As+는
    Figure kpo00002
    개/㎠ 로 100keV 이하의 에너지로 주입하는 것을 특징으로 하는 반도체소자의 제조방법.
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